Bölüm 4 Veri Aktarma Komutları

Transkript

1 Bölüm 4 Veri Aktarma Komutları

2 4.1. Giriş Veri aktarma komutları genel olarak MOV olarak adlandırılmıştır. Bunun dışında sayı yüklendiğinde LOAD, Yığın kullandığında POP, PUSH, I/O birimlerinden veri aktarmada IN, OUT şeklini alır.

3 Makine dili Mikroişlemci ikilik (binary) sayı kullanır. İkilik sayılarla yazılmış programa makine dili olarak adlandırılır. Makine dilinde yazılmış programlar 1 ile 13 bayt genişliğinde olabilir. Adresleme modları ile birlikte 100,000 den fazla makine dili komutu bulunmaktadır. Tam listesini elde etmek mümkün değildir. Makine kodu içerisinde komutun çeşidi, işlem yapılacak bellek veya yazaç adresi ve komutun işleyişi hakkında bilgi içerir.

4 Şekil Core2 komutunun formatı. (a) 16-bit, (b) 32-bit ve üst sürümleri real modda çalışırken (sadece DOS ta bu modda çalışır) komutların 16 bit formunda olduğunu kabul ederler. Korumalı (protected) modda (Windows bu modda çalışır), descriptor ın YDB ında yer alan D-biti komutun 16 veya 32-bit olduğunu belirtir.

5 Opcode (Operation Code) Komutta yapılan işlemi tanımlayan ikilik koda verilen isimdir.(addition, subtraction, gibi) 1 veya 2 bayt uzunluğunda olabilir. Şekil 4 2 bir çok komutta geçerli olan opcode un birinci baytının yapısı gösterilmiştir. İlk 6 bit yapılacak işlemi tanımlar. Geri kalan iki bit ise veri akışının yönünü (direction, D) ve verinin Bayt mı? yoksa Word mü? Belirtir (W).

6 Şekil 4 3 makine dili komutunun ikinci baytının görev bölümü.

7 MOD kısmı Adresleme modunu belirtir. Eger MOD kısmıan 11, içeriyorsa yazaç adresleme modu seçilirdir. Yazacın adresi R/M kısmında belirlenir. Eğer MOD kısmı 00, 01, or 10, içeriyorsa R/M kısmı bellek adresleme modlarından birini seçer.

8 Figure 4 4 makine dili kodu 8BEC olan komutun açılımı. MOV BP,SP , opcode MOV komutuna karşılık gelir. REG kısmı 101 içeriyor ve BP, yazacının adresidir.

9 Eğer MOD kısmı 00, 01 veya 10, olduğunda R/M alanının anlamı değişir. Şekil bit formdaki MOV DL,[DI] or instruction (8AI5H). This instruction is 2 bytes long and has an opcode , D=1 (to REG from R/M), W=0 (byte), MOD=00 (no displacement), REG=010 (DL), and R/M=101 ([DI]).

10 R/M bellek adresleme Şekil 4 5 A MOV DL,[DI] komutunun makine dili kodu. Eğer komutu MOV DL, [DI+1], şeklinde değiştirirsek, MOD alanı 01 olarak değişir, diğer bitlerde değişim olmaz. Komut 8A5501H şekline gelir.

11 Şekil 4 6 MOV [1000H],DI komutunun özel adresleme modu kullandığında makine dili kodu.

12 Şekil 4 7 The MOV [BP],DL adresi BP yazacına yüklediğimizde aldığı durum.

13 32-Bit Addresleme Modları ve üst sürümlerinde yer alır. scaled-index baytı scaled-index adres bilgilerini içerir. Bu adreslemede komutun adresini belirlemek için iki yazacın içeriği toplanır. scaled-index komutu 2 15 (32K) olası kombinasyona sahiptir. Bunun anlamı ve üst sürümlerinde faklı MOV komutu yazılabilir demektir.

14 Şekil 4 8 scaled-index bayt index ve base alanları ikisi de yazaç numaralarını içerir.

15 İvedi adresleme MOV WORD PTR [BX+1000H],1234H 1234H sayısını 1000H, BX, ve DS x 10H toplamı ile elde edilen 16 bitlik belleğe yüklenir.

16 Şekil 4 9 MOV WORD PTR, [BX+1000H] 1234H makine dili kodu

17 Segment MOV komutları Eğer segment yazaçlarının içerikleri MOV, PUSH veya POP komutlarından biri ile aktarılıyorsa REG kısmı segment yazacını seçer. segment yazaçlarına ivedi sayı yükleyen MOV komutu yoktur. Yüklemek istediğinizde önce diğer yazaçlara yükleyip sonra segment yazaçlarına aktarmanız gerekiyor.

18 Şekil 4 10 A MOV BX,CS komutunun makine dili kodu. Segment yazaçlarına sadece 16 bit yazaçlardan veya 16 git genişliğindeki bellekten veri aktarımı yapılabilir.

19 Pentium 4 ve Core2 64-Bit Modda Mov komutları 64-bit modda, REX (register extension) olarak tanımlanan ön ek eklenmiştir. Bunun amacı REG ve R/M kısımlarının anlamlarını değiştirmektir. REX R8 - R15 yazaçlarına ulaşmak için zorunludur.

20 Şekil 4 11 REX scaled index olmadan kullanımı.

21 Şekil 4 12 scaled-index byte ve REX prefix 64-bit işlemlerde birlikte kullanımı

22 4 2 PUSH/POP LIFO (last-in, first-out) bellekten veri okumak ve bu belleğe veri yazmak için kullanılan komutlardır. PUSH ve POP komutlarını bellekte, ivedi sayıda, segment yazaçlarında flaglar ve diğer yazaçlarda kullanabilirsiniz. PUSH ve POP, PUSHA ve POPA Core2 olan sürümlerde mevcuttur. Segment yazaçlarının içeriklerini yığında saklayabilir ve geri alabilirsiniz. ES yazacı yığına atılabilir fakat geri çekilemez. Bayrakların bulunduğu Flag yazacı yığına atılabilir ve yığından çekilebilir.

23 PUSH Yığına 2 bayt veri aktarır; ve üst sürümlerinde 2 veya 4 bayt olabilir. Şekil 4 13 PUSH AX komutunun işleyişi

24 PUSHA (PUSH ALL) PUSHA (push all) komutu segment yazaçları dışındaki yazaçları yığına atar. 16 bit yazaçların hepsinin yedeklenmesi gerektiğinde kullanışlı bir komuttur. PUSHAD komutu Core2 işlemcilerde 32 yazaçları yığına atar. PUSHAD 32 baytlık yığın alanı kullanır

25 POP PUSH komutunun yaptığı işlemin tersini yapar. POP yığından 16 bit veriyi 16 bit yazaçlara, 16 bit belleğe veya segment yazaçlarına aktarır. İvedi adreslemede POP komutu kullanılmaz. POPF (pop flags) komutu 16-bit sayıyı yığından alır ve flag yazacına yazar. POPFD komutu ise 32-bit sayıyı yığından alır ve extended flag yazacına yazar.

26 POPA (pop all) komutu 16 baytı yığından alır ve sırayla DI, SI, BP, SP, BX, DX, CX ve AX yazaçlarına yazar.

27 Şekil 4 15 The POP BX komutunun işleyişi.

28 Yığının Ayarlanması Yığın ayarlanırken hem yığın segment yazacına (SS) hem de yığın gösterge yazacın (SP) başlangıç değerleri yüklenir.

29 Şekil 4 16 PUSH CX komutunun işleyişi, yığının yapısı belleğe göre terstir, yığına veri atıldıkça stack pointerın içeriği azalır, çekildikçe artar. Yığın silindirik bir yapıya sahiptir, 0000 adresine ulaşıldığında yığın kullanılmaya devam ettiğinde stack pointerın içeriği bir azaltılır ve FFFF olur.

30 Assembly dilinde stack segmentin ayarlanması: Birinci statement segmentin başlangıç adresini belirler. İkinci statement ise yığının en üst adresini belirler. Assembler ve linker programları yığının başlangıç adresini stack segment yazacına yığının uzunluğunu SP yazacına yerleştirir. Program içerisinde komutla bu yazaçların içeriklerinin değiştirilmesi gereksiz bir işlemdir.

31 Yığın tanımlamaları yapılmadı ise programın link edilmesi sırasında bir uyarı verilecektir. Belleğin segmentler arası paylaşımını gösteren bilgiler program segment prefix, PSP), her program dosyasının başına eklenir. Yığın için gereğinden fazla bellek kullanılması halinde PSP içerisindeki bilgilerin silinme olasılığı vardır.

32 4 3 Efektif Adresin Yüklenmesi (LOAD EFFECTIVE ADDRESS) LEA, komutu 16 bit yazaçlara offset adresi yükler. Adresin alınacağı yer adresleme modu ile belirtilir. LDS ve LES komutları belllekten önce offset adresi 16-bit yazaçlara yükler, sonra DS ve ES yazaçlarına segment adresi yükler ve sonraki sürümlerinde LFS, LGS, ve LSS komutları komut setine eklenmiştir. Bu komutlar 16 veya 32-bit yazaçlara ofset adresi yükledikten sonra komutun tanımladığı DS, ES, FS, GS, ve SS segment yazaçlarından birine segment adresi yükler.

33 Şekil 4 17 The LDS BX,[DI] komutunun işleyişi. Komut yürütüldükten sonra DS yazacının içeriği 3000H ve BX yazacının içeriği 127AH olur.

34 4 4 Dizi Verisinin Aktarılması (STRING DATA TRANSFERS) 5 adet Dizi verisini aktaran komut yer alır : LODS, STOS, MOVS, INS ve OUTS. Her komut bayt, word veya doubleword boyutunda veri aktarımı yapar. Bu komutların nasıl çalıştığını anlamak için D flag-bit (direction), DI, ve SI yazaçları hakkında bilgi sahibi olmak gerekir.

35 Yön Seçme Bayrağı (Direction Flag) Yön seçme bayrağı (D, flag yazacında yer alır) dizi işlemlerinde DI ve SI yazaçlarının otomatik olarak işlem sonunda arttırılacağını mı? yoksa azaltılacağını mı? belirler. Bu bayrak sadece dizi işleyen komutlarda geçerlidir. CLD komutu D bayrağını temizler (0), STD komutu ise bu bayrağı kurar (1). CLD komutu otomatik arttırma modunu seçerken, STD komutu otomatik azaltma modunu seçer.

36 DI ve SI Dizi işleyen komutlarda belleğe erişim DI ve SI yazaçları üzerinden erişilir. DI yazacı extra segmentin ofset adresini içerir. SI yazacı veri segmentinde ofset adresini içerir. 32-bit modda çalışırken bu yazaçların yerine EDI ve ESI yazaçları alır. Bu yazaçlar sayesinde korumalı modda belleğin 4G-bayt bölümünde dizi işlemi yapmak olanaklı hale gelir.

37 LODS Veri segmentinden ofset adresi SI yazacı tarafında belirtilen belleğin içeriğini AL, AX veya EAX yazaçlarına yükler. Bayt yüklendiğinde SI içeriği D bayrağına göre 1 artar veya 1 azalır (LODS). Word yüklendiğinde SI içeriği D bayrağına göre 2 artar veya 2 azalır (LODSW). Bayt yüklendiğinde SI içeriği D bayrağına göre 4 artar veya 4 azalır (LODSDW).

38 Figure 4 18 LODSW komutunun işleyişi ( DS=1000H, D=0,11000H=32H, 11001H = A0H). İşlem sonunda SI= olur.

39 STOS Extra segmentte DI yazacının gösterdiği satıra AL, AX, veya EAX yazaçlarının içeriğini yazar. STOSB (stores a byte), AL yazacının içeriğini extra segmentte DI yazacının gösterdiği satıra yazar. STOSW (stores a word), AL yazacının içeriğini extra segmentte DI yazacının gösterdiği satıra yazar. Bayt (AL), word (AX), veya doubleword (EAX) işlemlerinden sonra DI yazacının içeriği D bayrağına göre kullanılan bellek satırı adedi kadar azaltılır veya arttırılır.

40 REP ile STOS REP (repeat prefix) LODS komutu dışında dizi işleyen komutlara eklenebilir. Dizi işleyen komuta REP eklendiğinde CX yazacı komutun her yürütülmesinde 1 azaltılır. Komutun tekrar yürütmesi işlemine CX=0 olana kadar devam edilir. CX=0 olduğunda bir sonraki komuta geçilir. Eğer CX yazacına 100 yüklersek, REP STOSB komutunu yürütürsek, mikroişlemci otomatik olarak STOSB komutunu 100 defa yürütür.

41 MOVS Data segmentten bayt, word veya doubleword veriyi extra segemente taşır. Data segmente pointer olarak SI yazacı, extra segmente ise DI yazacı kullanılır. Her iki yazaç işlem sonradı D bayrağına göre artırılır veya azaltılır.

42 INS I/O aygıtından bayt, wordveya doubleword veriyi extra segmente DI yazacının belirttiği adrese taşır. I/O adresini DX yazacı içerir I/O aygıtından blok halindeki veriyi belleğe taşımak istediğimizde çok kullanışlıdır.

43 INS komutunun 3 değişik formu vardır. INSB 8 bit I/O aygıtından bir bayt veri okur ve belleğin DI yazacının gösterdiği satıra yazar. INSW 16-bit I/O aygıtından okuduğu veriyi word-sized bellekte saklar. INSD komutu I/O aygıtından doubleword veriyi okur ve belleğe yazar. Bu komutlar REP ile istenilen sayıda tekrarlanabilir.

44 OUTS Data segmentten SI yazacının adreslediği bayt, word veya doubleword veriyi I/O aygıtına yazar. I/O aygıtı DX yazacı tarafından adreslenir. I64-bit modda Pentium 4 ve Core2, 64-bit çıkış yapan komut yoktur. RSI yazacı 64 bit genişliğindedir.

45 4 5 Diğer Veri Aktaran komutlar XCHG, LAHF, SAHF, XLAT, IN, OUT, BSWAP, MOVSX, MOVZX, and CMOV.

46 XCHG Yazacın içeriği ile diğer yazaçların veya bellek satırığının içeriklerini takas (exchange) eder. cannot exchange segment registers or memory-to-memory data bayt, word veya doubleword genişliğinde ivedi adresleme modu dışında tüm adresleme modlarında yazaç veya bellek ile yazaç içeriğini takas eder. Genellikle 16 bit yazaçların içeriklerini takas etmede kullanılır.

47 LAHF and SAHF LAHF komutu Flag yazacının DDB ını AH yazacına aktarır. SAHF komutu AH yazacını Flag yazacının DDB ına aktarır. 64 bit çalışmada geçersiz komutlardır.

48 XLAT AL yazacının içeriğini lookup tablosundan karşılığını yükler. XLAT komutu AL yazacında bulunan sayıyı BX yazacına toplar ve BX yazacının gösterdiği data segmentindeki bellek satırının içeriğini AL yazacına yükler.

49 Figure 4 19 XLAT komutunun işleyişi.

50 IN ve OUT IN & OUT komutları I/O işlemi yaparlar. Giriş çıkış aygıtları mikroişlemci ile AL, AX, veya EAX yazaçları ile veri aktarabilirler. IN komutu I/O aygıtından AL, AX veya EAX yazacına veri okur. OUT komutu AL, AX veya EAX yazacının içeriğini I/O aygıtına yazar. Genellikle I/O aygıtlarını kullanan alt programlar BIOS ROM unun içerisinde yer alır. Port numaraları değiştirilemez.

51 Two forms of I/O device (port) addressing: Fixed-port addressing allows data transfer between AL, AX, or EAX using an 8-bit I/O port address. port number follows the instruction s opcode Variable-port addressing allows data transfers between AL, AX, or EAX and a 16-bit port address. the I/O port number is stored in register DX, which can be changed (varied) during the execution of a program.

52 Figure 4 20 OUT 19H,AX komutu yürütülürken mikroişlemci portlarının içerikleri.

53 BSWAP 32 bit yazaçların düşük değerli 16 biti ile yüksek değerli 16 bitini karşılıklı yer değiştirir. BSWAP (byte swap) sadece ve sonraki sürümlerde mevcuttur.

54 CMOV CMOV komutunun bir çok çeşidi vardır, koşul yerine gelirse aktarma işlemi yapılır gelmezse aktarma yapılmaz. CMOVZ komutu eğer bir önceki işlemin sonucu sıfır ise aktarma yapar aksi halde aktarma yapmaz. Hedef sadece 16 veya 32-bit yazaç olabilir, kaynak ise 16 veya 32 bit yazaçların yanı sıra bellekte olabilir. Because this is a new instruction, you cannot use it with the assembler unless the.686 switch is added to the program

55 Ödev 4 Bölümün sonundaki sorular yanıtlanacak. Teslim tarihi: